La famille des protéines IMPs (IGF2 mRNA binding proteins) compte trois membres IMP1, 2 et 3. Les IMPs participent au développement embryonnaire. IMP1 et IMP3 sont considérées comme des protéines oncofoetales. En effet, malgré leur faible expression dans les tissus adultes, elles se retrouvent fortement surexprimées dans des cellules tumorales. Malgré la forte homologie entre les membres de la famille, les IMPs présentent des différences fonctionnelles qui restent très mal comprises jusqu’à présent. De nombreuses études montrent que la protéine IMP3 est très abondante dans de nombreux cancers tels que les carcinomes utérin, rénal, pulmonaire, les hépatocarcinomes et les rhabdomyosarcomes. Ces dernières années, IMP3 est devenu un marqueur de mauvais pronostique pour les patients atteins de cancer. Au cours de ma thèse j’ai principalement travaillé sur une lignée cellulaire de rhabdomyosarcomes (RMS). Les RMS sont des tumeurs principalement pédiatriques mais qui peuvent survenir à tout âge. En outre, la moitié des patients atteints des RMS meurent dans l'année suivant leur rechute et 90% des patients meurent dans les cinq ans suivant leur rechute. De nouvelles approches thérapeutiques sont absolument nécessaires. Mon sujet de thèse consiste à comprendre par quels mécanismes moléculaires les IMPs participent au processus oncogénique des RMS embryonnaires (eRMS). Pour cela, je me suis intéressée à la régulation des cyclines par les IMPs. Dans le cadre de mon projet, j’ai étudié l’effet des IMPs sur trois cyclines différentes : D1, D3 et G1. J’ai montré qu’IMP3, à la différence des deux autres, est capable de contrôler l’expression des cyclines D1, D3 et G1 dans les eRMS, ainsi que dans huit autres lignées de cancer humain différentes. Cette régulation a également des effets sur le cycle cellulaire des eRMS, expliquant l’importance d’IMP3 dans les cancers. Par diverses approches biochimiques, j’ai démontré que, sur les trois IMPs, seule IMP3 est très enrichie dans le noyau des eRMS, dans lequel elle forme des complexes avec les ARNm des CCND1, D3 et G1. Les différents résultats obtenus suggèrent un modèle selon lequel ces interactions au sein du noyau semblent indispensables à la régulation de la traduction des trois cyclines en protégeant leurs ARNm du complexe de silencing RISC (RNA induced silencing complex) et constituent donc la clé du mécanisme par lequel IMP3 contrôle la prolifération des cellules cancéreuses. / RNA-binding proteins of the IMP family (IGF2 mRNA-binding proteins 1-3) are key post-transcriptional regulatory factors of gene expression. They are known to control cell motility, adhesion, and proliferation. In our previous work, we show that all three IMP proteins can directly bind the mRNAs of cyclins D1, D3, and G1 (CCND1, D3, and G1) in vitro. Nevertheless, only IMP-3 regulates their expression in a significant manner in vivo, thus controlling proliferation of a number of human cancer cell lines. Importantly, the nuclear localization of IMP-3 is essential for the post-transcriptional regulation of the expression of CCND1, CCND3, and CCNG1 (CCNs). To elucidate the molecular mechanisms of IMP-3- specific regulation, we have identified its protein partners in human embryonic rhabdomyosarcoma (RMS) cells. We now show that in the nucleus and in the cytoplasm, IMP-3 interacts with a number or RNA-binding nucleocytoplasmic proteins, including DHX9, PTBP1, NF90, NF110, HNRNPA1, HNRNPA2/B1 and HuR. These IMP-3 partners have a dramatic impact on the protein levels of the cyclins. Interestingly, the decrease of CCNs protein synthesis in IMP-3 depleted cells can be fully reversed by down-regulating the key proteins of RNAi machinery, such as AGO2 and GW182. These findings suggest that IMP-3- dependent RNP complexes pre-assembled in the nucleus can protect their target mRNAs from cytoplasmic RNAi-dependent repression in human cancer cells.

Dans son environnement, la bactérie Escherichia coli (E. coli) fait face à d’importantes fluctuations des ressources carbonées. Une capacité d’adaptation métabolique lui permet de coloniser ou de subsister en fonction des substrats disponibles. Cette adaptation est régie par un réseau complexe de régulations de l’expression génique. Le régulateur global post-transcriptionnel CSR (Carbon Storage Regulator) régule la stabilité et/ou l’initiation de la traduction d’ARNm par l’intermédiaire de la protéine CsrA. Ce système, essentiel en présence de glucose et est également supposé être impliqué dans la régulation d’une transition métabolique glycolyse vers gluconéogenèse. Le caractère essentiel de CSR est à ce jour inexploré, tout comme son implication dans la régulation d’une adaptation métabolique. Une approche de biologie intégrative menée pour différents mutants du système CSR a permis d’avancer pour la première fois, une explication de l’essentialité de CSR lors d’une croissance exponentielle sur glucose et de caractériser son implication dans la régulation de la transition métabolique glucose-acétate. Des approches de transcriptomique et de stabilomique utilisées pour une souche sauvage au cours d’une adaptation métabolique ont mis en évidence l’importance des régulations de la stabilité des ARNm au cours de l’adaptation. En conclusion, ces travaux approfondissent grandement les connaissances concernant le système CSR et son implication dans la régulation du métabolisme d’E. coli. Ce système, indispensable à la régulation du métabolisme durant une phase de croissance sur glucose s’ajoute de façon indéniable au réseau déjà complexe de régulations du métabolisme d’E. coli / In its natural environment, Escherichia coli (E. coli) faces strong fluctuations of the nutrient availability. A complex gene regulatory network makes the bacterium able to switch between a state of growth in the presence of an appropriate carbon source and a non-growth state in its absence. Within this network, the global post-transcriptional regulator CSR (Carbon Storage Regulator) modifies mRNA stability and/or translation initiation by the CsrA protein. This system has been shown to be essential for cells to grow on glucose and is hypothesized to be involved in the regulation of metabolic transitions. However both observations remained unexplored so far. An integrative approach has been used to investigate for the first time the essentiality of CSR on glucose as well as its involvement in the regulation of the glucose-acetate transition. Molecular and phenotypic data for different mutants of the CSR system have been produced and integrated into mathematical models. Transcriptomic and Stabilomic approaches have been used eventually to characterize the importance of the control of mRNA stability during the metabolic adaptation. mRNA stability regulations appear to be of particular importance in gene expression regulation during metabolic adaptation. To conclude, this work shed a new light upon CSR’s involvement in the regulation of E. coli’s metabolism. CSR is definitely essential to regulate glycolysis and thus constitutes another regulator to be integrated into the already complex regulations network of E.coli’s metabolism

Le glioblastome (GBM) est la tumeur primitive du cerveau la plus fréquente et la plus agressive chez l’adulte. Le mauvais pronostic de cette pathologie peut être expliqué par la présence de cellules résistantes aux traitements à l’origine des rechutes appelées cellules souches de glioblastome (CSG). Caractérisées par une plasticité cellulaire, elles sont capables de s’adapter aux environnements défavorables à leur survie. Ainsi, malgré des traitements multimodaux agressifs, les bénéfices de la prise en charge du GBM restent très modestes ; il est donc nécessaire de mieux caractériser ces cellules afin de développer de nouvelles thérapies ciblant les CSG. Le rôle des mécanismes post-transcriptionnels de régulation de l’expression génique dans le maintien des cellules souches cancéreuses a été démontré dans différentes tumeurs. Cependant, peu de protéines de liaison à l'ARN (RBP), régulateurs clés de ces événements, ont été identifiés dans le contexte des CSG. Mon projet de thèse s’inscrit dans le cadre de l’étude de RBP régulant les propriétés d’auto-renouvèlement et de survie des CSG afin d’approfondir nos connaissances sur les mécanismes moléculaires qui contribuent à la formation ou récurrence des GBM. Dans un premier temps, j’ai cherché à définir un protocole permettant d’enrichir la population de CSG maintenues en conditions de culture non-adhérentes qui favorisent la formation de neurosphères et le maintien d’une hiérarchie cellulaire. Confrontée à une forte hétérogénéité de signatures moléculaires, j’ai choisi de prendre cette caractéristique en compte dans un second temps en menant une étude comparative du transcriptome de 5 modèles de cellules souches de glioblastome provenant de patients différents. Cette analyse inclut également des cellules différenciées in vitro à partir des CSG ainsi que des cellules souches neurales humaines. Grâce à une approche de séquençage de leur transcriptome, mes travaux de thèse ont permis d’identifier une famille de régulateurs post-transcriptionnels enrichis dans les CSG, les protéines nELAVL. Ces résultats ont pu être confirmés par l’analyse de leur expression protéique dans des modèles in vitro et dans des coupes de tumeurs provenant de différents patients atteints de GBM. Une co-expression des protéines nELAVL avec OLIG2 ou SOX2 a été observée confirmant ainsi leur association avec l’état souche. ELAVL4 correspond au membre de la famille nELAVL le plus réprimé lors de la différenciation des CSG. Des outils de modulation de son expression ont été développé en vue d’évaluer son rôle dans les CSG par des approches de perte d’expression ou de gain de fonction / Glioblastoma (GBM) is the most common and aggressive primary adult brain tumor. GBM dismal prognosis can be explained by the presence of treatment resistant cells responsible for tumor relapse known as glioblastoma stem cells (GSC). Characterized by cellular plasticity, they are able to adapt to hostile environments. Thus, despite aggressive multimodal treatments, GBM curative therapies have provided only a modest benefit; it is therefore necessary to better characterize these cells in order to develop new GSC targeted therapies. The role of posttranscriptional mechanisms of gene expression regulation in the maintenance of cancer stem cells has been demonstrated in different tumors. However, few RNA-binding proteins (RBPs), key regulators of these events, have been identified in GSC. My thesis project consists in identifying RBP that are critical for self-renewal and increased survival properties of GSC. The aim of this study is to deepen our knowledge of the underlying molecular mechanisms of GBM development or recurrence. At first, I established a protocol to enrich for GSC using nonadherent culture conditions that promote the formation of neurospheres comprising a cellular hierarchy. I chose to take into account the facing problem of GSC molecular heterogeneity in a second step and carried out a comparative study of the transcriptome of 5 glioblastoma stem cell cultures from different patients. This analysis also includes in vitro differentiated cells originating from GSC as well as human neural stem cells. Using a transcriptome sequencing approach, my thesis work has led to the identification of a family of post-transcriptional regulators enriched in GSC, nELAVL proteins. These results were confirmed by protein expression analysis in in vitro neurospheres and within tumor sections from different GBM patients. Co-expression of nELAVL proteins with OLIG2 or SOX2 was observed thus confirming their association with stemness. ELAVL4 repesents the most differentially expressed member of nELAVL family upon GSC differentiation. Knock-down and gain-offunction tools targeting ELAVL4 have been developed to further assess its roles in GSC maintenance